Способ изготовления пористых керамических изделий Советский патент 1978 года по МПК C04B21/06 

(54) СПОСОБ КЕРАМИ Изобретение относится к технологии изготовпения пористых керамических изделий и может быть использовано для получения теплоизопяционньЕК огнеупорных материалов. ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Целью изобретения является повышение механической прочности изделий, а также получение микропористых изделий с равномерно распределенными в объеме керамики номерной микропористостью и регулируемым размером пор в интервале от 20 и 2ОО мкм за счет того, что вмупьсия в отличие от твердой грубодисперсной выгоракяцей добавки может быть легко равномерно распре делена в объеме исходной смеси, из которо формуются издепия. Равномерность распре деления пор и регулирование их размеров обеспечивают повьпиение механической npo ности пористой керамики. Эмульсию готовят следующим образом. К раствору связующего, нагретого до температуры выше температуры плавления (раз мягчения) выбранного в качестве выгорающей добавки органического продукта, побавпяют сначала поверхностно-активное вещест во в количестве О,О5-О,2% от веса раствора, а затем при постоянном интенсивном перемешивании порциями вводят указанный продукт, который плавится и в жидком виде диспергируется, образуя эмульсию. Конкретные условия диспергирования расплавленных органических продуктов - скорость и время перемешивания, температура раствора концентрация поверхностно-активного вещест ва, соотношение диспергируемой органической фазы и дисперсионной Среды и т. п. выбирают в зависимости от физико-химических свойств компонентов и от требуемых концентраций и дисперсности выгорающей 0обавки. После сжончания диспергирования полученную эмульсию, продолжая перемешив ние, охлаждают до температуры ниже температуры кристаллизации (застьгеания) органического продукта. Эмульгирование органических продуктов в жкаком состоянии обеспечивает получение выгорающей добавки в виде частиц наиболее оптимальной сферической формы с дисперсностью 10 - ISO мкм, а охлаждение эмуль сии до кристаллизации (застывания) органического продукта способствует ее стабили зации. Так, например, 35%-ная эмульсия парафина в растворе алюмохромофосфатной связки, полученная описанным выше способом, проявила высокую стабильность и не обнаружила заметных признаков расслоения в течение нескольких недель. Выбор в качестве выгорающих добавок органических продуктов, с температурой плавления (размягчения) в интервале от ЗО до 15О С соепан, исходя из следукяних соображений. Вещества с температурой плавления (размягчения) ниже ЗО G могут либо не отверждаться при охлаждении эмульсии до .комнатной температуры, либо расплавляться еще до отверждения керамики за счет теплового эффекта реакций взаимодействия раствора связукмцего с активным компонентом orneynqpHoro наполнителя. Жидкие эмульсии в большинстве случаев не обладают достаточной стабильностью в результате слияния мелких жидких капель в более крупные. Этот процесс не только не позволяет регулировать размер пор в керамике, задаваемой дисперсностью выгорающ добавки, но и приводит к расслоению эмульсии, протекающей с тем большей скоростью, чём бопыпе разница у юльных весов диспергированного с ганического вещества и водного раствора связующего. Поэтому применение органических продуктоВ| плавящихся ниже 30 С, не обеспечивает преимуществ предлагаемого метода по сра&нению с известным по причине получения нерегулируемой по размерам и распределению в объеме материала пористости. Верхний предел температуры плавления (размягчения) выгсракяцих органических продуктов лимитируется температурами кипения растворов связующих таких как растборы фосфорной кислоты, кислых фосфате алюминия, магйия, хрома или хлористого магния. В связи с.тем, что температура указанных растворов составляет 15О160°С, применение более тугоплавких органических продукте не позволяет эмульгировать последние в жидком (расплавп нно |) состоянии, что также не дает возможности реализовать все преимущества предлагаемого способа. Приготовиение пористых огнеупорных изделий производят следующим офазом. Смесь огнеупорных наполнителей перемещ вают с заранее приготовленной эмульсией oprakH4ecKoro продукта в растворе связую- щего и формуют. Формование изделий производят обычными методами-п ластичным прессованием или литьем. Особенностью, предлагаемого способа получения пористых керамических изделий является необходимость отверждения отфорМовакной смеси при температурах ниже температуры плавления (раэ мягчения), органических продуктов, чтобы предотвратить дефс рмадию сферических частиц выгорающей добавки на стадии отверждения керамического каркаса . Для реализации низкотемпературного схватывания керамики может быть исцоль зоваи чрезвычайно широкий круг активных компонентов, добавок, типов связующих и их сочетаний, выбираемых в каждом конкретном случае, исходя из требований, предъ5тляемых к свойствам пористого керамнческого изделия. Низкотемпературное отверждение достигается с помощью гипса и различных типов цементов (в том числе и огнеупорных), затворяемых воа.ай. Введенне в состав огнеупорных наполнителей окисн iwrarния нлн гидроокиси алюминия позволяет испопьзовать в качестве связующего кислые фосфатные растворы и пи растворы (Хлористого и сернокислого магния. Кроме Того в качестве связующего могут применять ся растворы основных солей алюминия (оксихпорица, оксннитрата), жидкое стекло, а также истинные или коллоидные растворы, содержащие кремнекислоту, например, водно- спиртовые растворы гидролизованного ;этипсиликата или силиказоль Для отверждения керамики может применяться и сушка отформованных изделий, но в этом случае температура сушки должна быть на 1020 С ниже температуры плавления (размягчения) (фганического продукта, введан него в массу в виде эмульсии. После затвердевания изделия его извлекают из формы, сушат в течение 4-12 час при температуре 6 0-10 Э С в зависимости : от размеров изделия, его формы и количеств ва воды, введенной на стадии приготовления исходной смеси. Высушенное изделие помещают в печь и обжигают по заданной программе до требуемой температуры с ъы держкой в течение 2-4 час при температу- ре 6ОО-800 С для полного органического продукта. Ниже приводятся примеры, илпюстрирук щие предлагаемый способ изготовления пористых огнеупоров. Пример. В алюмохромофосфатное . связукинее (ТУ-6-18-166-73) плотностью 1,4 г/см вводят при температуре 0,2 вес. % алкилсульфата аммония и при перемешивании, лопастной мешапкой со скоростью 180 об./мин, нефтяной пек с температурой размягчения в количестве 4О вес.% от веса св51зукицего. После полного эмульгирования эмульсию, продолжая перемешивать, охлаждают до комнатной температуры и выключают мешал ку. Смесь, состоящую из 70 вес, % электро корунда и ЗО% обеэжепезненного циркона, затворяют; полученной эмульсией и переносят в форму. Отформованное изделие выдерживают 24 час при комнатной температуре и сушат 8 час при температуре в сушильном шкафу, а затем извлекают из формы и обжигают, нагревая до температуры 8ОО С со скоростью подъема температуры:от 75 до - 40град от 250 до 400С - 50/ от 4ОО до 80СЛ:-1ОО л выдержкой 2 час при конечной температу е. Изделие после обжига обладает спедуюIIими свойствами:,, Прочность на сжатие, кг/см Удельный вес, г/см Кажущаяся пористость,% 6О-100 Средний размер пор, мкм р 2. В насыщенный раствор Приме хлористого магния при температуре 98 С и скорости перемешивания 20О об/мин вводят 0,1 вес % алкилсульфата аммония и технический парафин в количестве ЗО вес.% от веса связующего. Эмульсию приготов-1 пяют способом, описанным в примере 1. Смесь, содержащую корунд и окись магния в количестве, обеспечивающем соотношение Hi6Q;ti6C 1:1, затворяют полученной эмульсией и фсфмуют. После схватывания отфс змемванное изделие сушат 4-6 час под вакуумом при температуре 60-80 С, а затем обжигают до температуры 150О С с выдержкой 4 час при температуре 700 С, Получаемые изделия характеризуются следующими свойствами:Прочность на сжатие, кг/см Удельный вес, г/см Кажущаяся пористость, % Средний размер пор, мкм П р и м е р 3. Готовят водную эмульсию технического парафина, для чего в воду добавляют О,1, вес % алкилсульфата аммония и ЗО вес. % технического парафина. Смесь нагревают до и перемешивают при этой температуре в течение 2О мин. Скорость перемешивания 20О об/мин. Эмупьсию охлаждают, продолжая перемешивание, до комнатной температуры, после чего мешалку выключают. Полученную эмульсию вводят в шихту, содержащую 30 вес.% глиноземистого цемента марки 5ОО (ГОСТ 969-66) и 7О вес. % шамота класса А с размером зерен 0,О8-О,15 мм. Приготовленную массу формуют и оставляют в форме для схватывания на 12 час. После схватывания изделие извлекают из формы и обжигают, нагро вая до температуры 13ОС/ С со скоростью : подъема температуры от 2О°С до 40О°С80 град/часи от до 130О С ;15O град/час и выдержкой 3 часа при 1.300° С, Изделие после обжига обладает следующими свойствами: Прочность на сжатие, кг/см 120 Удельный вес Г/см 1.4 60 Кажущаж;я пористость % Средний размер 80-120 П р и м е р 4. Жидкое стекло марки Ei, модуль 2.31-2.6 (ГОСТ 8264-56) разбавляют водой до соотношения 1:1, к раствору добавляют 0,05 вес.% поверхностноактивного вещества ОП-10 и 4О вес.% нефтяного пека. Смесь нагревают до и пер мешивают при этой температуре в течение 20 мин« Скорость перемешивания 150 - 180 об/мин. Эмульсию охлаждают, продолжа перемешивание до комнатной температуры, поспе чего мешалку выключают. Кварцевый песок крупностью О,О5-О,2 мм затворяют приготовленной эмульсией и переносят в форму. Отформованное изделие оставляют в форме для схватывания на 24 час. Поспе схватывания изделие извпека1от. из формы и обжигают, .нагревая до 11ОО С со скоп ростью подъема температуры 100 - 120 град/час в выдерживают 2 час при те пературе 1100 С. Изделие после обжига обладает следующими свойствами;„ Прочность на сжати; Удельный вес, г/см Кажущаяся пористость,% Средний размер пор, мкм150 1д Формула нзобрбтения Способ изготовления пористых керамических изделий, включакший смешение выгораюшей добавки с огнеупорным наполнителем и связукяпим, содержащим поверхност но-активное вещество, формование сушку и обжиг, о тли чающийся тем, что, с целью повьпиения механической прочкости и получения изделий с равномерно распределенными микропорами, предварительно выгоракмцую qpгaничecкyю добавку с температурой плавления ЗО-15О С диспергируют в жидком связукщем при температуре вьщ1е температуры плавления выгораюшей органической добавки, а затем охлаждают при температуре ниже температуры кристал лизации последней и полученную эмульсию смешивают с огнеупорным наполнителем, а сушку осуществляют при температуре ниже температуры плавления, выгорающей органической добавки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР №209277, кл. С 04 В 21/06, 1966. 2.Авторское свидетельство СССР Ь&296731, кл. С 04 В 21/О6, 1971.